二、平抛运动、匀速圆周运动
(一)曲线运动
物体的运动轨迹是一条曲线的运动,称为曲线运动。曲线运动有什么动力学特点呢?请阅读第三专题相关知识后,思考之,接着学习本专题下一步知识。
(二)平抛运动
从动力学角度,对平抛运动有着严格的定义。在这里,为拓展认识,深化理解,我们如是定义:在竖直方向做自由落体运动,水平方向上做匀速直线运动的曲线运动,称为平抛运动。
平抛运动是曲线运动,曲线运动是较为复杂的运动问题,对于复杂的运动问题,常用的办法就是转变为简单的运动问题,如有规律的直线运动问题。这种思想在物理上是常运用的,望在练习与思考中领会。其中,我们已经知道了,我们研究平抛运动,就是这样的。把运动分解在竖直方向与水平方向的两个分运动,其中竖直方向的分运动为自由落体运动,即初速度为零的匀加速直线运动,水平方向的分运动是匀速直线运动。
因此,研究平抛运动,必须灵活运用匀变速直线运动的所有规律。但是,竖直方向的运动尽管是匀变速直线运动,单从匀变速直线运动规律出发,却未必能完全求解相关运动问题。必须考虑到水平方向的匀速直线运动,灵活运用“运动的合成”相关知识,其中,合运动的各分运动间,遵循两个重要规律(公理或原理):运动的独立性原理和运动的同时性原理。运动的合成相关知识,请学习本专题的附录专题。
注意,平抛运动也是匀变速运动,是匀变速曲线运动。何谓匀变速运动?就是加速度恒定不变的运动。
注意:求解任何曲线运动的轨迹,轨迹方程中,一般是不能包含时间变量的。否则说明求解还有问题。
(三)类平抛运动
顾名思义,是摘取了平抛运动的精髓。这样定义:在某个方向上分运动是初速度为零的匀加速直线运动,该方向的垂直方向上的分运动是匀速直线运动,这样合成的曲线运动叫做类平抛运动。在运动规律上,在问题的分析思路上,与平抛运动没有任何的区别,而仅有的区别是,恒定不变的加速度不是自由落体加速度,而是任意的加速度。加速度具体是多少?这个通过受力分析以及牛顿第二定律来求得。
此类运动,在静电场中出现较多。
(四)匀速圆周运动
物体的运动轨迹是圆的运动称为圆周运动,其中,若在相等的时间内通过的圆弧长度(转过的弧度)相等,就是匀速圆周运动。
描述圆周运动,通常有“特殊”的物理量。它们是:线速度 ,角速度 ,周期 ,转速 。
思考题:根据以下定义或物理意义,写出各物理量的定义式或关系式以及各物理量的单位。
1、 线速度,描述圆周运动的物体运动快慢的物理量;
2、 角速度,描述圆周运动物体绕圆心转动快慢的物理量;
3、 周期,物体沿圆周绕行一周所用的时间;
4、 转速,物体单位时间内转过的圈数。
关于上面公式的运用,在齿轮带转问题中经常出现。其中最重要的是,寻找两两不同“点”之间大小相等的物理量,在这个的基础上,根据上面关系式,比较其他物理量的关系。其实,这里充分考查观察能力的仔细程度,思考能力的敏锐程度。其中有一年高考,就出了这方面的题目。
思考题:圆锥摆运动,是圆周运动还是单摆运动?不要混淆了。
(5)非匀速圆周运动
顾名思义,在相等的时间内通过的圆弧长度不相等的圆周运动,叫做非匀变速圆周运动,也简称为变速圆周运动。
思考题:匀速圆周运动,是速度不变的运动吗?
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